بررسی تأثیرات استفاده از جمع کننده چندلایه و ترکیب با آینه بر عملکرد نیروگاه دودکش خورشیدی

دورنمای رو به افول ذخایر طبیعی و سوختهای فسیلی جهان طی دهه های آینده و بروز فزاینده مشکلات زیست محیطی ناشی از بکارگیری آنها موجب شده است بهینه سازی مصرف انرژی و انتخاب جایگزین های مناسب برای سوخت های فسیلی به عنوان سیاست های راهبردی در عرصه انرژی از سوی کشورها مورد توجه قرار گیرد. استفاده از منابع انرژی تجدیدپذیر از جمله انرژی خورشیدی به عنوان منبعی سازگار با محیط زیست می تواند نقش مهمی در حل چالش های پیش رو داشته باشد. نیروگاه دودکش خورشیدی یکی از نویدبخش ترین فناوری ها در استفاده از انرژی خورشیدی است. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایران به لحاظ میزان فراوانی تابش خورشیدی و وجود مناطق وسیع بیابانی، ساخت و بهره برداری از نیروگاه دودکش خورشیدی ضرورت جدی حوزه انرژی کشور می باشد. در این ارتباط، با توجه به هزینه های بالای ساخت و راه اندازی نیروگاه دودکش خورشیدی ضروری است مطالعات بیشتری در جهت افزایش بازده و کاهش هزینه ها صورت گیرد. در این پژوهش، افزایش ورودیهای هوا روی جمعکننده (کلکتور) به صورت لایه ای و گرمکردن دودکش از طریق متمرکز کردن تشعشعات خورشیدی روی آن به کمک آینه به عنوان دو ایده جدید در جهت افزایش بازده و بهینهسازی هندسه نیروگاه دودکش خورشیدی ارائه و بررسی شده است. به منظور تجزیه و تحلیل سیستمهای دودکش خورشیدی از سه روش استفاده شده است: روش نخست، تحلیل ترمودینامیکی نیروگاه و حل دستگاه معادلات حاصله با نرمافزار ees؛ روش دوم، تحلیل دیفرانسیلی سیال درون کلکتور جهت تعیین توزیع دما درون کلکتور و پیشبینی مشخصههای نیروگاه؛ روش سوم، شبیهسازی عددی جریان با چنین هندسه و مشخصاتی به کمک نرمافزار fluent. مدل سازیهای فوق بر پایه مشخصات تنها نیروگاه دودکش خورشیدی ساخته شده و کارکرده یعنی مانزانارس انجام شده است. پس از اطمینان از روند مدل سازیها و شبیهسازی های صورت گرفته به دلیل انطباق نتایج با نتایج تجربی در دسترس، سیستم دودکش خورشیدی با کلکتور چند لایه (چند ورودی) و استفاده از آینه جهت گرمایش دودکش، مدل سازی و بررسی شده است. نتایج حاصل نشان میدهد که قدرت خروجی نسبت به تعبیه ورودی های جدید بر روی کلکتور حساسیت نشان میدهد و با تغییر در اندازه دهانه ورودیهای جدید، تغییرات معنیداری در قدرت خروجی مشاهده می گردد به طوری که دهانههای ورودی بزرگ منجر به کاهش قدرت خروجی نیروگاه شده است. همچنین گرم کردن دودکش به کمک بازتابش تشعشعات خورشیدی توسط آینه روی آن، موجب افزایش قدرت خروجی و به تبع آن بازده نیروگاه شده است. برای اثبات عملی این موضوعات نیاز به ساخت نمونه ای از نیروگاه در مقیاس آزمایشگاهی ضروری است.